Выбор двигателя : дизельный или бензиновый ? (стр. 4 )

Это в равной степени относится к бензиновым и дизельным двигателям. Основная причина поломок всех высокопроизводительных двигателей связана с поршнями. Следом идут поломки клапанов, которые испытывают повышенные тепловые и механические нагрузки. Для преодоления этих проблем системы автомобильных двигателей должны быть полностью переделаны. К сожалению, часто этого не делается.

Говоря проще: нефиг наддувать биг-блоки ;) Беда в том, что поршни имеют обыкновение прогорать, т. к. ставить систему масленого их охлаждения не так уж и дёшево и просто; поршни имеют обыкновение разрушаться в следствие детонации – при увеличении давления наддува и/или степени сжатия, при росте количества теплоты, проходящей через детали, вследствие неотлаженного рабочего процесса… т. е. указанные симптомы характерны именно для бензиновых двигателей старого поколения, тем более – форсированных, и работающих близко к своим внешнескоростным характеристикам.

Причём тут современные дизели? Никто этого не знает… тайна сия великая есмь! А я отмечу, что охлаждение поршней струйками масла теперь скорее обычно для форсированных дизелей (от BMW N47D20 до Mercedes OM651, и для тяжёлых – включая, для примера, Volvo D13-900 или Seatek 950+), а за пределом по давлению в цилиндрах следит система управления ;), температура ОЖ и смазки регулируется гибкими системами… считать необходимые параметры масленых холодильников и всей СО должен уметь даже студент… проблема может возникать только при грубых ошибках, что характерно, скорее, для конверсии бензиновых двигателей в полукустарных условиях и неверной оценки теплового режима сильно форсированных версий тех же моторов (чем грешат и брендовые рукодельники!).

Почему? Следует отдавать отчет, что рынок судовых двигателей довольно ограничен и не может приносить тех доходов, что и автомобильный. За долгие годы это стало своего рода проблемой для судовых двигателей всех типов, потому что конвертация судовых двигателей так и не достигает того, чтобы учитывались различные режимы эксплуатации. А вместе со звучащими требованиями выпускать еще более эффективные и экологически чистые дизели проблема конвертации не обещает ничего хорошего.

Продолжим фразу: «не обещает ничего хорошего для производителей архаики в виде больших блоков», тут аффтар снова уходит от очевидного вывода! И Caterpillar, Cummins, Detroit Diesel, и Volvo, Scania, Seatek, MAN, и Yanmar выпустили отличные дизели нового поколения, которые экономичнее, мощнее, надёжнее, долговечнее и «зеленее» всего того, что можно было купить 20 лет назад, и в том значительно превосходят серийные бензиновые катерные установки. Дело именно в том, что разработка и доводка дизельных двигателей, а так же их комплектующих, имеет намного более широкий диапазон практических применений – предельно унифицированные моторы ставятся и на автомобили, используются в качестве стационарных на различных промышленных установках и в «народохозяйственных» агрегатах, работают на рабочих, промысловых, военных и прогулочных судах… ужесточение требований к массе вредных выбросов и налоговые льготы для «зелёных» моторов, делают инвестиции в дизелестроение высокорентабельными.

Беда в том, что такие современные дизели стали дороже. Однако, даже сравнимые по отдаче бензиновые двигатели – ещё дороже! Только потому, что готовятся они практически штучно, во многом – кустарно, и основой им служат не «дорогие» и совершенные европейские двигатели, а баснословно дешёвые заготовки-чушки big-block… т. е. высокие нормы прибыли в секторе «high performance» бензиновых двигателей стали нормой, и работать в иных условиях, т. е. снижать эти нормы – и заниматься конверсией более современных агрегатов, основным производителям не хочется… и нет у них такой возможности. Сильно похоже, что бензиновые двигатели на прогулочных катерах – вымирающий вид.

Малые суда и дизельные двигатели : Вопрос выбора между бензиновым и дизельным не является актуальным для судов определенного размера и веса. Я провожу черту произвольно примерно по границе в 16 000 фунтов и 35 футов. Я говорю произвольно, т. к. имеют место и прочие факторы типа характеристик корпуса, сопротивления его надводной части , но в общем случае можно руководствоваться этими цифрами.

Ну… при массе типичного 2-х литрового дизеля в 160-240 кг (т. е. 210-290 кг для его катерного варианта с оборудованием и трансмиссией) это утверждение далеко от реальности начала XXI века. Более того, мы можем корректно сравнить массу силовых установок: Volvo D3-220DPS имеет отдачу 220 л. с. на коленвалу и 209 л. с. на гребном валу при массе 363 кг; бензиновые Volvo 4,3GSi(E) DPS при отдаче 225 л. с. на гребном валу весит 419 кг; Volvo 5,0GL DPS при 220 л. с. на гребном валу весит 427 кг… Что и не мудрено: 5 цилиндровый относительно современный дизель против допотопных «шестёрки» и V8 на основе «джиемовских» ветеранов имеет 100 шансов из 100…

Для более мощных агрегатов столь же корректного сравнения не получится – они комплектуются принципиально разными трансмиссиями. Тем не менее, для 355-сильного Volvo D6-370 масса составит 770 кг (с DPH), а для относительно сравнимого с ним по мощности Volvo 8,1Gi(E) с DPS (т. е. тут заведомый гандикап в массе трансмиссии!) – 576 кг при 375 л. с., более форсированные версии D6 имеют лучшее отношение мощность/масса, но более мощные бензиновые двигатели уже настолько экзотичны, что их можно считать гоночными, и потому сравнение будет неадекватным… но, попробуем вот с этими парами: Volvo IPS550G при отдаче 400 л. с. («550» в индексе – вроде как мощность, которую должен развивать двигатель с классическим наклонным валом и угловым редуктором для того, что бы получить такие же ходовые качества, как с приводами IPS ;), т. е. «рейтинговая мощность») весит 833 кг и далёк от спорта, IPS600 с дизелем D6 развивает 435 л. с. и весит 900 кг. Т. е. если не принимать в расчёт агрегаты вроде Ilmor или Sterling (редкие и очень дорогие, хотя и довольно лёгкие – установки Ilmor весят по 600 кг при отдаче от 570 до 710 л. с., что, кстати, достижимо и для форсированных дизелей, но тут такие работы пока более… гм-м… индивидуальны ;)), то сегодня достигнут примерный паритет по весовой отдаче дизельных и бензиновых катерных установок средней мощности.

Выгоды от применения дизеля растут в прямой пропорции к приводимому в движение весу. Если коротко, то роль здесь играет слово "момент" . Мощность может характеризоваться как лошадиными силами, так и моментом.

Не может быть! Оказывается «мощность может выражаться моментом»… физику аффтар глубоко презирает – а ведь всем известно ещё из курса начальной школы, что момент есть произведение силы на плечо её приложения, а мощность – количество работы за единицу времени… Как говорят у меня на Украине «в огороди бузына, а у Кыеву – дядько!».

Момент является мерой кинетической энергии, накопленной во вращении двигателя.

Момент – это сила давления газов при рабочем ходе на поршень умноженная на ход поршня, грубо говоря. Аффтар жжёт!

Чем выше момент, тем большее усилие требуется, чтобы замедлить его вращение или иными словами, для утяжеления его работы и такой двигатель выдержит повышенные нагрузки с меньшими напряжениями. Дизели обладают повышенным моментом по ряду причин.

Надо же… ему кто-то подсказал?

Одна из них - бОльшая масса : массивные детали обладают повышенной кинетической энергией.

Клиника ;) Запас энергии при использовании в качестве её вторичного источника маховика весьма ограничен, и уж тем более, она из ниоткуда не появляется – её нужно накопить… тяжёлый маховик может помогать при кратковременных пиках нагрузки, буквально доли, максимум – единицы секунд… по крайней мере, мне интересна попытка объяснения роли массы маховика (25-40 кг, при диаметре 400 мм, допустим) в доле 2 500-3 500 Нм…

Но также у них степень сжатия в три раза превышает бензиновые, что тоже ведет к росту момента.

Неверно! Типичное для умеренно форсированного бензинового двигателя без наддува сегодня значение степени сжатия составляет 9,5-11,5, хорошо, в Америке когда-то было 8,5-9, но сегодня для Volvo бензиновых характерно 9-9,2, дизель с наддувом имеет что-то порядка 15,5-17,5, тут от силы вдвое… Остальное оставим – не так всё просто.

Бензиновые двигатели выдают основную часть своей мощности на самом верхнем конце кривой оборотов, дизельные двигатели выдают ее при более низких оборотах из-за более высокого момента, который можно считать резервом по мощности на валу.

Это не совсем верно: дизель, благодаря активной работе по «усреднению» эффективного давления наддува от оборотов, развивает максимальный и близкий к максимальному крутящий момент в широком диапазоне оборотов – об этом есть выше; современные бензиновые двигатели так же стремятся к такой форме внешнескоростной характеристики, однако, для безнаддувных моторов, даже длинноходовых (типа BMW N43 с диаметром цилиндров 84мм и ходом поршня 90мм, что хорошо демонстрирует современные тенденции в этой области), это недостижимо… а вот «из-за» у аффтара – очень зря, пнём его ещё раз: не «из-за», более высокий момент – заслуга не «оборотов», а высокого среднего эффективного давления (в том числе – из-за высокого давления наддува, до 5 бар… как когда-то в F1!) и большого хода поршня (т. е. рычага, плеча приложения силы). Кстати, современные дизели характеризуются средним эффективным давлением порядка 20-30 бар, нижняя граница – для умеренно форсированных, верхняя – для сильно форсированных. Сразу же, избегая неясностей: «высокофорсированные» на практике не уступают по своему ресурсу «инзкофорсированным», например, известный 16л дизель Scania в самом своём форсированном варианте развивает 3500Нм при примерно 27 барах СЭД, его ресурс в «автомобильном» исчислении можно оценить в 1.500.000км, полтора миллиона!

Таким образом самое большое достоинство дизеля заключается в его способности выдерживать повышенные нагрузки с меньшими напряжениями в двигателе благодаря более высокому моменту. (Это верно только в отношении тяжелых судовых дизелей ; маленькие и легкие двигатели типа стоящих в мелких грузовиках имеют гораздо меньше достоинств, потому что и момент там меньше).

Ну как сказать «меньше», если 500 Нм того же OM651 объёмом 2,1л – это немного больше, чем у бензинового безнаддувного Chevrolet LS1 с объёма 5,7л (470-495 Нм), фактически же – дофига и больше ;) , если принимать во внимание, что 200-250 Нм/л стали нормой для дизелей, т. е. с 5л это составит 1000-1200 Нм, что примерно соответствует весьма совершенному для своего времени Д6 («половинке» Д12, т. е. конверсии В-2, и тут речь идёт об рабочих объёмах в 19 и 39 л соответственно, или 5,5 литровый Volvo D6 мы сравнивали с 8 литровым бензиновым агрегатом – тут даже мощности равны, а момент у такого дизеля будет выше в 1,5-2,5 раза!), который несколько превосходил в этой дисциплине GM/DD 6-71… Потому лёгкие дизели обладают фантастическим комплексом характеристик, к этому нужно привыкнуть и осознать.